Conceitos básicos da blindagem Precisa de ajuda para a blindagem profissional das suas instalações? Teremos todo o prazer ajudá-lo no planeamento e na seleção dos componentes certos.

A partir de uma fonte de tensão (U) é alimentado o consumidor (Z) através de cabos. Entre os condutores positivos e negativos existem diferenças de tensão que criam um campo elétrico entre os condutores. À volta de condutor que transporta corrente também se forma um campo eletromagnético (H). Este campo magnético está sujeito a oscilações temporárias devido à sua relação com a corrente. Uma vez que muito poucas aplicações possuem correntes constantes a nível temporal, isto leva a campos magnéticos alternados irregulares. Os campos tornam-se sinais eletromagnéticos, um tipo de "miniemissor" e, simultaneamente, um recetor. Cada condutor pode assim influenciar negativamente o funcionamento de outros dispositivos elétricos e eletrónicos. Para estas influências não terem efeitos percetíveis sobre os seus aparelhos e sistemas é necessária uma blindagem profissional dos cabos e condutores.

Quando dois circuitos utilizam a mesma secção do cabo verifica-se uma interferência galvânica. Esta é, muitas vezes, um condutor de referência ou condutor de retorno. As oscilações de corrente e tensão no primeiro circuito (por ex., operações de comutação) influenciam o segundo circuito. No entanto, também ligações à terra incorretas de cabos MCR e DÜ blindados podem provocar interferências galvânicas.

Contramedidas:

• Aplicar a secção do cabo comum com a menor resistência óhmica e indutividade possível (utilização de seções transversais de condutor suficientemente grandes)
• Separar os circuitos o mais possível
• Manter os cabos de alimentação comuns o mais curtos possível
• Posicionar os pontos de ramificação o mais perto possível da fonte de alimentação

A variável de perturbação da interferência capacitiva é a tensão elétrica. As interferências capacitivas são causadas pelos campos elétricos alternados de um sistema, que atuam como fonte de interferência. O exemplo típico de uma interferência capacitiva são dois cabos instalados em paralelo num percurso mais longo, os quais funcionam como duas placas de condensador opostas e, como tal, constituem um curto-circuito para sinais de alta frequência.

Contramedidas:

• Na medida do possível, evitar a transferência paralela ou manter esta o menor possível
• Estabelecer as maiores distâncias possíveis entre a fonte de interferência e o cabo com defeito (distância mínima 60 - 100 cm)
• Utilização de cabos DÜ e MCR blindados (efetuar a blindagem de forma unilateral)
• Utilização de cabos trançados em par

Na origem de uma interferência indutiva está um campo magnético alternado. À volta de um condutor percorrido por corrente forma-se um campo magnético, o qual também penetra no condutor adjacente. Uma alteração na corrente também a uma alteração no campo magnético, que, por sua vez, induz uma tensão no condutor adjacente.

Exemplo: quando dois cabos são paralelos entre si a 100 m numa distância de 30 cm e a corrente que percorre o condutor é de 100 A (50 Hz), no condutor danificado é induzida uma tensão de aprox. 0,3 mV. Com a mesma disposição, mas com uma alteração de corrente de 1 kA em 100 μs, é induzida uma tensão de aprox. 90 mV. Quanto mais rápida e maior for uma alteração de corrente, maior é a tensão induzida.

Contramedidas:

• A distância entre os cabos elétricos e os cabos DÜ e MCR deve ser, no mínimo 1 m
• As guias paralelas devem ser mantidas o mais curtas possível
• Através da utilização de cabos trançados é possível reduzir a influência indutiva no fator de aprox. 20
• Utilização de cabos blindados, instalados de ambos os lados (blindagem)

Cabos trançados?
A utilização de cabos trançados diminui a interferência indutiva, visto que, ao trançar os fios, é permanentemente invertido o sentido de indução em relação ao campo de interferência. Para evitar acoplamentos, os pares adjacentes num cabo DÜ ou MCR são dispostos com diferentes passos do enrolamento. São típicos os passos do enrolamento entre 30 e 50 mm. Nos cabos elétricos, o passo do enrolamento por secção do condutor situa-se entre 200 e 900 mm.

Por interferência de onda entende-se ondas ou impulsos associados a cabos que se propagam para cabos DÜ ou MCR adjacentes. Além disso, uma interferência de onda ocorre através da propagação de um circuito de cabo para outro circuito dentro de um cabo. Nas interferências galvânicas, capacitivas e indutivas, o tempo de execução dos sinais elétricos é ignorado no cabo perturbador e no caso perturbado. Em casos especiais, o comprimento de onda da frequência desestabilizadora é considerado na grandeza dos comprimentos dos cabos. Se esta situação se verificar, o efeito também deve ser tido em consideração.

Contramedidas:

• Utilizar um cabo com pares blindados e blindagem comum (blindagem)
• Evitar adaptações incorretas em todo o cabo
• Os sinais de nível muito alto não passam no mesmo cabo que sinais de nível muito baixo
• Utilizar cabo com maior liberdade de reflexão, menor atenuação e menor capacidade

Ondas eletromagnéticas sem cabos provenientes de uma fonte de interferência atuam em sistemas e cabos. A fonte de interferência é a onda livre H0, E0. No campo próximo, dependendo do tipo de perturbação, o campo elétrico ou magnético pode predominar. As altas correntes geram predominantemente um campo magnético, as tensões altas geram um campo principalmente elétrico. A energia de interferência de alta frequência propaga-se pelos cabos que estão ligados à fonte de interferência e permitem uma radiação direta (>30 MHz). Além disso, as potentes estações de transmissão adjacentes podem causar elevadas intensidades de campo no local do sistema de cabos e ter um efeito perturbador nos cabos. Nas instalações industriais, as maiores avarias formam-se ao desligar as cargas indutivas. Os grandes saltos de tensão de alta frequência que surgem durante esse processo são designados "bursts". Os "bursts" têm gamas de frequência até 100 MHz.

Contramedidas:

• No campo distante e no campo próximo, utilize blindagens com elevada capacidade de absorção e reflexão (cobre ou alumínio). Aqui devem ser utilizadas blindagens condutoras e completamente fechadas, na medida do possível, com baixa resistência de acoplamento e valores de atenuação de blindagem favoráveis. (Blindagem)
• No caso de um campo distante predominantemente magnético, principalmente no caso de frequências baixas, deve ser efetuada uma blindagem adicional com metal MU ou um metal amorfo.

O tipo de conexão de blindagem está associado, em primeiro lugar, ao tipo de interferência esperado. A supressão de campos elétricos requer uma ligação à terra unilateral (1) da blindagem. No entanto, avarias devido a um campo magnético alternado só são suprimidas se a blindagem for realizada de ambos os lados. No entanto, se existir uma blindagem bilateral (2), forma-se um circuito de terra com as suas conhecidas desvantagens. As avarias galvânicas ao longo do potencial de referência são o que mais influencia o sinal útil e prejudica a ação da blindagem. Para este caso, pode ser útil a utilização de cabos triaxiais (4), em que a blindagem interna é unilateral e a blindagem externa está ligada bilateralmente. Para reduzir as interferências galvânicas numa blindagem de cabo ligada bilateralmente, também é frequente um lado estar ligado ao potencial de referência através de um condensador (3). Isto interrompe o circuito de terra, pelo menos para correntes de baixa frequência e frequência constante.

O exemplo seguinte destina-se a esclarecer a eficácia das medidas de proteção contra interferências. A disposição apresentada é exposta a um campo magnético alternado com 50 kHz num comprimento de 2 m. A tensão parasita medida na saída é indicada em relação à tensão parasita numa blindagem do condutor não ligado (1) 0 dB. No caso de uma blindagem unilateral (2) não se verifica qualquer melhoramento, visto não ser eficaz no caso de interferências magnéticas. Uma blindagem bilateral, como na Figura 3, atenua o campo de interferência em aprox. 25 dB. O cabo trançado (20 impactos/m) na disposição (4) apresenta uma menor probabilidade de falhas (aprox. 10 dB) mesmo sem blindagem, o que é conseguido pelo efeito de compensação dos loops do condutor. Assim, a blindagem efetuada de um só lado (5) não apresenta qualquer melhoria. Apenas a blindagem bilateral na disposição (6) melhora a atenuação para aprox. 30 dB.